Изменчивость, как материал для эволюции: от генов к признакам. Механизмы действия естественного отбора

1.

Лекция 3
Изменчивость как материал для
эволюции: от генов к признакам.
Механизмы действия естественного
отбора
Ч.1 Изменчивость и механизмы действия
естественного отбора
Доцент кафедры биологической эволюции
С.Б. Ивницкий

2.

Направление движения
автомобилей
Направления эволюции
позвоночных животных
Механизмы эволюции

3.

Соревнования собак
Кастинг моделей

4.

Череп ископаемой собаки
(мезолит, ~9,3 тыс. лет)
Череп волка
Череп современной собаки

5.

Итоги селекции: черепа
волка и собаки одинакового веса
волк
собака

6.

Примеры наследования «один ген – один признак»
Окраска
семян гороха
Серповидно-клеточная
анемия человека
Белые глаза у мухидрозофилы

7.

И-2
Взаимоотношение между фенотипом и
генотипом при отборе
AT G C C G TAAT G
Генотип A
TAAT G AT G C C G
Генотип B
AT G C C G TAAT G
Генотип A
TAAT G AT G C C G
Генотип B

8.

Вычисление относительной приспособленности
двух воспроизводящихся элементов в популяции
p2 0.57
p2
0.43
W1 =
=
= 1.14
W2=
= 0.86
=
p
0.50
0.50
p1
1
n2=20
n1+n2=35
n1=10 p1=0.50
n2=15
p2= 0.43 (доля)
p2= 0.57 (доля)
n1+n2=20
Поколения
n1=10
p1=0.50
2
1

9.

Отбор это дифференциальное
воспроизведение наследственных
факторов («генов»)
Относительные приспособленности
воспроизводящихся элементов:
W1 и W2
Мера интенсивности отбора:
W1 - W2
Теорема Пифагора
c
b
a2+b2=c2
900
a

10.

Условие необходимости
действия отбора
Множество
воспроизводящихся
факторов («генов»)
Дифференциальная
устойчивость
Условие достаточности
действия отбора
Дифференциальное
воспроизведение
Дифференциальная
интенсивность
воспроизведения

11.

Изменение частот воспроизводящихся факторов («генов») в
череде поколений
0,9
0,8
Частоты элементов
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
1
2
3
4
Поколения
5
6

12.

И-8
Изменение частот генов и генотипов при отборе
Гены
Генотипы
Отбираемые
генотипы
До
отбора
После
отбора
Элиминируемые
генотипы

13.

И-5
Частоты мутаций в разных группах организмов
Группа
организмов
Млекопитающие
Цветковое
растение
Водоросль
Представитель
Человек
Мутационное
изменение
Частота
мутаций
Альбинизм
2,8-3,3 Х 10-5
Микроцефалия
2,7 Х 10-5
Гемофилия
2,0-3,2 Х 10-5
Мышь
Пегость
3,0 Х 10-5
Кукуруза
Морщинистые
семена
1,2 Х 10-6
Хламидомонад
а
Устойчивость к
стрептомицину
1,0 Х 10-6

14.

Морфологические мутации у Drosophila melanogaster
дикий тип
antennapedia
vestigial
curly
ultrabithorax
мутации окраски
тела и глаз

15.

И-6
Наследование рецессивных мутаций
Доминантная мутация
Рецессивная мутация
Родители
Гибрид
Потомки

16.

Некоторые из предков слонов и мамонтов
АМЕБЕЛОДОН
МОРИТЕРИУМ
ДЕЙНОТЕРИУМ
ПЛАТИБЕЛОДОН
ГОМФОТЕРИУМ
КОЛУМБИЙСКИЙ МАМОНТ
По http://mammuthus.chat.ru/

17.

Комбинативная генетическая изменчивость
окраски
собак
лошадей

18.

Хромосомы
I
Аллели комбинируются в генотипы
II
Локусы
2
A1
A2
B2
B1
C1
C3
D1
D4
1
A1A1
Аллели
A1A2
Генотипы
A2A2

19.

1 локус
Расщепление
геноитипов
при разном
числе
локусов
Генотипы
2 локуса
Генотипы
Много локусов
Генотипы

20.

И-1
Нормальное распределение признака возникает, если:
- на него воздействует множество факторов;
- воздействие каждого фактора очень мало;
- факторы воздействуют независимо
- факторы не взаимодействуют друг с другом

21.

И-1
Соотношение между генетической и
негенетической изменчивостью

22.

И-1
Эффективность отбора
R = h2
S
S- селекционный дифференциал
R – ответ на отбор
Наследуемость:
- доля генетической
аддитивной изменчивости в
общей фенотипической
изменчивости признака;
- определяет эффективность
отбора

23.

И-1
Сдвиг признаков при разных значениях наследуемости (h2)
h2 = 0
M=2
h2 = 1
После отбора
До отбора
M=2
1
2
3
значения
признака
A1A1
A1A1
A1A1
генотипы
2
значения
признака
1
2
A1A1
A1A2
1
2
3
A2A2
3

24.

Структура фенотипической изменчивости
Фенотипическая изменчивость
Генетическая
Аддитивная
Негенетическая изменчивость
Неаддитивная
Общая
Средовая
Онтогенетическая
Межгрупповая
Материнский
эффект

25.

И-1
Появление новых признаков при отборе

26.

Заочный спор Ч. Дарвина и Л.С. Берга
о роли естественного отбора

27.

Абдоминальные щетинки на
нижней стороне брюшка
Drosophila mlanogaster
По http://flybase.org/reports/

28.

Отбор на увеличения числа абдоминальных щетинок у
Drosophila melanogaster
Число особей
25
20
Мухи с новым
числом
щетинок после
отбора
15
10
5
0
34
37
40
43
46
49
52
Число щетинок
Исходное поколение
Контроль
Отбор